Pakar pertanian telah lama menyedari bahawa putaran yang sesuai seperti menanam tanaman musim bunga untuk makanan ternakan sebagai ganti kepada bijirin untuk kegunaan manusia memungkinkan pemulihan atau pengekalan keproduktifan tanah. Petani Timur Dekat Kuno mengamalkan penggiliran tanaman pada 6000 SM tanpa memahami kimia, menanam kekacang dan bijirin secara bergantian.[1][2] Tanpa disedari, hal ini merupakan permulaan kepada amalan yang tidak lama lagi akan memberi manfaat kepada ramai petani.

Sistem dua bidang

Sistem penggiliran dua bidang tanah menggunakan prinsip penanaman separuh daripada tanah tersebut selama setahun dengan separuh lain terdedah begitu sahaja, kemudian pada tahun berikutnya kedua-dua bidang itu diterbalikkan penanamannya. Di negara China kedua-dua sistem dua medan dan tiga medan telah digunakan sejak zaman Zhou Timur.[3] Dari zaman Charlemagne (meninggal dunia pada tahun 814), petani di Eropah beralih daripada giliran tanaman dua ladang kepada giliran tanaman tiga ladang.

Sistem tiga bidang

Dari penghujung Zaman Pertengahan sehingga ke abad ke-20, petani Eropah mengamalkan penggiliran tiga bidang tanah melalui pembahagian tanah sedia ada kepada tiga bahagian. Satu bahagian ditanam pada musim luruh dengan tumbuhan rai atau gandum musim sejuk, diikuti dengan tumbuhan oat atau barli pada musim bunga; bahagian kedua menanam tanaman seperti pis, lentil, atau kekacang; dan ladang ketiga dibiarkan terdedah sebagai tanah rang begitu sahaja. Ketiga-tiga bidang tanah itu diputar dengan cara ini supaya setiap tiga tahun, salah satu bidang tanah akan berehat dan dibiarkan terdedah. Jika seseorang misalnya mempunyai sejumlah 600 ekar (2.4 km2) tanah yang subur, dia hanya dapat menanam 300 ekar apabila menggunakan sistem dua bidang. Sekiranya menggunakan sistem penggiliran tiga bidang pula, seseorang itu dapat menanam (termasuk menuai) 400 ekar tanah. Namun tanaman tambahan mempunyai kesan lain yang lebih ketara berbanding produktiviti kuantitatif semata-mata. Disebabkan tanaman musim bunga kebanyakannya adalah kekacang, hasil sistem ini dapat meningkatkan gizi pemakanan keseluruhan penduduk Eropah Utara.

Sistem empat bidang

Petani di wilayah Waasland (kini di utara Belgium) mempelopori kaedah penggiliran tanaman empat bidang pada awal abad ke-16, dan ahli pertanian British Charles Townshend (1674–1738) mempopularkan sistem ini pada abad ke-18. Urutan empat tanaman (gandum, turnip, barli dan klover), termasuk tanaman makanan ternakan dan tanaman ragut, membolehkan ternakan dibiakkan sepanjang tahun. Pusingan tanaman empat bidang tanah menjadi perkembangan utama sewaktu Revolusi Pertanian British. Putaran antara tanah suai tani dan tanah lei kadangkala dipanggil sebagai pertanian lei.

Perkembangan moden

George Washington Carver (1860-an–1943) mengkaji kaedah penggiliran tanaman di Amerika Syarikat, mengajar petani selatan untuk menggilirkan tanaman yang menghauskan zat dalam tanah seperti kapas dengan tanaman yang memperkayakan zat tanah seperti kacang tanah dan kacang pis.

Sewaktu Revolusi Hijau pada pertengahan abad ke-20, di beberapa bahagian serata dunia amalan tradisional penggiliran tanaman digantikan dengan amalan menambah input kimia ke tanah melalui penyemburan baja, menambah (contohnya) ammonium nitrat atau urea dan memulihkan pH tanah dengan kapur. Amalan sedemikian bertujuan untuk meningkatkan hasil, menyediakan tanah untuk tanaman khusus, dan mengurangkan sisa dan ketidakcekapan dengan memudahkan proses penanaman, penuaian dan pengairan.